[發(fā)明專利]太陽能電池接觸結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410398106.1
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN104576773B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 哈拉爾德·哈恩;喬希·亞斯科夫;克麗絲·斯坦貝爾曼;托馬斯·克蘭克;羅曼·斯徹普
• 申請（專利權(quán)）人: 太陽世界工業(yè)美國有限公司
• 主分類號: H01L31/0224
• 分類號: H01L31/0224
• 代理公司: 上海勝康律師事務(wù)所31263
• 代理人: 李獻(xiàn)忠

技術(shù)領(lǐng)域

各種實(shí)施方式總體上涉及太陽能電池的接觸操作。

背景技術(shù)

如圖1A所示，局部接觸開口(LCO)線102形成在普通的太陽能電池的太陽能電池襯底的背面上。普通的太陽能電池是PERC(鈍化發(fā)射極和背面接觸)電池設(shè)計(jì)、激光燒結(jié)接觸(LFC)電池設(shè)計(jì)或具有背側(cè)接觸網(wǎng)格的雙面電池設(shè)計(jì)。LCO線是直接形成在太陽能電池襯底上的激光切割溝槽，該襯底常常由硅或夾層構(gòu)成，該夾層通常由氧化鋁、氮化硅、氮氧化硅或另一種鈍化材料構(gòu)成。溝槽用金屬填充，該金屬通常是鋁。可以通過絲網(wǎng)印刷含金屬的糊劑來實(shí)現(xiàn)溝槽的金屬化。具有糊劑的太陽能電池經(jīng)過燒結(jié)，在溝槽中形成金屬。燒結(jié)的鋁流到溝槽端部，從而形成鋁珠。這些珠會形成在每條激光線上。迄今為止，沒有公知的解決方案來防止形成這些珠。這些珠的凸塊和點(diǎn)負(fù)荷會導(dǎo)致太陽能電池的斷裂率增大。這會引起太陽能電池破損和開裂，并且因此縮短太陽能模塊的使用壽命。

可替代地，使用以下實(shí)例的任意一種可以實(shí)現(xiàn)LCO溝槽的金屬化：電鍍、氣相沉積技術(shù)(例如，PVD、CVD)和原子層沉積(ALD)。

在常規(guī)的太陽能電池中，LCO線102形成為與太陽能電池襯底的至少一個(gè)邊緣平行。此外，常規(guī)的太陽能電池硅襯底形成為使得{110}晶向與太陽能電池襯底的平表面平行。因此，太陽能電池硅襯底從能量角度優(yōu)選的{111}晶向112與LCO線102不平行。

與太陽能電池結(jié)構(gòu)的晶向平行(例如與準(zhǔn)單晶PERC電池的{110}晶向平行)的LCO線的周期性取向以及還有銀焊盤結(jié)構(gòu)、網(wǎng)格結(jié)構(gòu)、太陽能電池的激光觸點(diǎn)的周期性取向會支持太陽能電池結(jié)構(gòu)中裂紋(例如，沿太陽能電池結(jié)構(gòu)的{111}方向112)的擴(kuò)展。通常，接觸結(jié)構(gòu)平行于晶體太陽能電池襯底的裂紋擴(kuò)展方向連續(xù)或不連續(xù)地延伸。這些周期性重復(fù)的連續(xù)結(jié)構(gòu)的局部機(jī)械張力在太陽能電池襯底的晶向的方向上會累加到較大的線性張力性。這些線性張力線就像太陽能電池結(jié)構(gòu)的穿孔一樣起作用，并且會降低與LCO線或焊盤平行的太陽能電池的穩(wěn)定性。因此，裂紋會在不離開這個(gè)從能量角度優(yōu)選的方向，例如，太陽能電池襯底的從能量角度優(yōu)選的{111}方向112的情況下沿著張力線幾乎不受阻礙地?cái)U(kuò)展。換言之，太陽能電池上周期性重復(fù)的接觸結(jié)構(gòu)，例如，匯流條、焊盤、網(wǎng)格指狀物、LCO線，會導(dǎo)致單觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)的張力場疊加并且會因此形成張力線。這些張力線的延伸在太陽能電池襯底中具有優(yōu)選的方向，原因在于這是各向異性的。在一些太陽能電池設(shè)計(jì)中，張力線的方向可以與硅襯底的晶體方向上的{111}主裂紋擴(kuò)展方向平行。

另外，在加工和測試常規(guī)的太陽能電池模塊時(shí)，由于太陽能電池襯底厚度的減小、太陽能電池襯底的晶向和新型太陽能電池設(shè)計(jì)構(gòu)思，例如，在{110}準(zhǔn)單晶PERC電池中的設(shè)計(jì)構(gòu)思，可以觀察到斷裂率和裂紋形成幾率增大。太陽能電池在加工時(shí)，例如，在焊接；將太陽能電池連接器應(yīng)用于溫度膨脹系數(shù)與太陽能電池襯底的溫度膨脹系數(shù)不同的太陽能電池；運(yùn)輸和搬運(yùn)焊接的太陽能電池、線絲、層合物和模塊，借助于壓力和溫度應(yīng)力層壓太陽能電池或太陽能電池模塊期間通常暴露于各種應(yīng)力因素，例如溫度應(yīng)力。在工作期間，會給太陽能電池或太陽能電池模塊上施加另外的應(yīng)力因素，例如，變化的環(huán)境溫度，由例如風(fēng)和雪等天氣因素強(qiáng)加的機(jī)械應(yīng)力。在加工期間通過補(bǔ)償手段可以部分減小這些應(yīng)力因素，例如，改變加工條件，例如，層壓工序，調(diào)整焊接頭的位置，使用雙層乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)封裝。然而，由于太陽能電池的設(shè)計(jì)，在太陽能電池和太陽能電池模塊的加工和操作期間無法完全消除應(yīng)力因素。減少斷裂率可能還不夠，并且減少斷裂率的上述解決方案費(fèi)用高昂且費(fèi)時(shí)。

此外，如果多個(gè)LCO線受損，那么上述效果會很關(guān)鍵。例如，在{110}準(zhǔn)單晶太陽能電池和{110}準(zhǔn)單晶PERC電池中，這會增大太陽能電池的開裂幾率。在這種情況下，主裂紋擴(kuò)展方向會平行于周期性重復(fù)的接觸結(jié)構(gòu)的方面或平行于線型接觸結(jié)構(gòu)的延伸方向。